第二章 基本放大电路
2.1 放大的概念和放大电路的主要
性能指标
2.1.1 放大的概念
放大镜、杠杆、变压器、扩音机。
放大的对象均为变化量；
放大电路是能量的控制和转换；
电子电路放大的基本特征是功率放大；
电子放大电路中要有能控制能量的元件,
即有源元件；
放大的前提是不失真，只有在不失真的
情况下才有意义。
图 2.1.1
扩音机示意图
2.1.2 放大电路的性能指标
图 2.1.2
放大电路
的示意图
一、放大倍数
二、输入电阻
三、输出电阻
根据图 2.1.2有
输入电阻和输出电阻是影响多级放大电路
连接的重要参数。
图 2.1.3 两个放大电路的连接
四,通频带
通频带用于衡量放大电路对不同频率
信号的放大能力。
图 2.1.4
fbw=fH-fL
五、非线性失真系数
六、最大不失真输出电压
当输入电压再增大就会使输出波形
产生非线性失真时的输出电压。此时的
非线性失真系数要被定义，如 10%。
七、最大输出功率与效率
2.2 基本共射放大电路的工作原理
2.2.1 基本共射放大电路的组成和各元件的作用
图 2.2.1
各元件的作用,
T:有源元件,放大
VBB:提供静态工作点
VCC:为输出提供能量
Rb:决定静态电流 IB
Rc:将集电极电流变
化转换成电压变
化
输入回路和输出回路以发射极为公共点,
所以称之为共射放大电路,并称公共端为, 地, 。
2.2.2 设置静态工作点的必要性
一、静态工作点
二、为什么要设置静态工作点
图 2.2.2是没有设置静态工作点的放大电路。
图 2.2.2
2.2.3 基本共射放大电路的工作原理
及波形分析
图 2.2.1
图 2.2.3
2.2.4 放大电路的组成原则
一,组成原则
1、直流工作电源的选择要根据晶体管的类型,
需要的输出电压大小。原则是要保证放大管
的发射结正向偏置，集电结反向偏置。
2、电阻取值适当，使放大管有合适的静态工作
点。
3、输入信号必须能作用于放大电路的输入回路。
4、当负载接入时，必须保证动态电流能作用于
负载，即负载能得到比输入信号大得多的信
号输出。
图 2.2.4
二、常见的两种共射放大电路
1、直接耦合共射放大电路
2、阻容耦合共射放大电路
图 2.2.5
2.3 放大电路的分析方法
解决问题,求解静态工作点和各项动态参数。
直流通路, 直流电源作用下直流电流流经的通路。
电容开路，电感短路，信号源短路但
保留其内阻。
交流通路：输入信号作用下交流信号流经的通路。
容量大的电容视为短路，无内阻的直流
电源视为短路。
2.3.1 直流通路和交流通路
图 2.3.1
基本共射
放大电路
图 2.3.2
直接耦合共
射放大电路
图 2.3.3
阻容耦合共
射放大电路
2.3.2 图解法
利用放大管的输入、输出特性曲线和外电路
特性用作图的方法对放大电路进行分析。
一、静态工作点的分析
图 2.3.4 基本共射放大电路
1、输入回路
（ 1）输入特性曲线
（ 2）输入电路方程
uBE=VBB-iBRb
图 2.3.5 用图解法求解静态工作点和电压放大倍数
2、输出回路
（ 1）输出特性曲线
（ 2）输出电路方程,uCE=VCC-iCRc
二、电压放大倍数的分析
当加入输入信号△ uI时，输入回路方程为
uBE=VBB+ △ uI-iBRb
Q点高，同样的△ uI产生的△ iB越大，因而 Au大。
Rc变化时，影响负载线的斜率，从而影响 Au的大小。
图 2.3.6 基本共射放大电路的波形分析
三、波形非线性失真的分析
图 2.3.7 基本共射放大电路的截止失真
图 2.3.8 基本共射放大电路的饱和失真
四、直流负载线和交流负载线
过 Q点作一条斜
率为 -1/(Rc∥R L)
的直线即为交流
负载线。
放大电路带负
载后，电压放大
倍数减小，最大
不失真输出电压
也将减小。
图 2.3.9
五、图解法的适用范围
多适用于分析输出幅值比较大而工作频率
不太高时的情况。常用来分析 Q点的位置、最
大不失真输出电压和失真情况。
2.3.3 等效电路法
在一定的条件下将晶体管的非线性特性
线性化,就可应用线性电路的分析方法来分析晶
体管电路。晶体管有不同的等效模型，用直流
模型来分析静态工作点，用低频小信号 h参数等
效模型来分析放大电路的动态参数。
一、晶体管的直流模型及静态工作点的估算
图 2.3.11
在上图中,VCC=12V,Rb=510KΩ,Rc=3kΩ,
晶体管的 β =100,UBEQ?0.7V,
则可得 IBQ?22μA,
ICQ ?2.2mA,
UCEQ?5.35V
二、晶体管共射 h参
数等效模型
1,h参数等效模型
的由来
在低频小信号作
用下，将共射放大
电路中的晶体管看
成一个双口网络
b-e作为输入端口,
c-e作为输出端口。
如图 2.3.12所示。
图 2.3.12
可以写成关系式,
式中 uBE,iC等均为各电量的 瞬时总量。为研究
低频小信号作用下各变化量之间的关系，对上边两
式求全微分，得出,
duBE代表 uBE的变化部分，可以用 取代。所以,
2,h参数的物理意义
图 2.3.13
(a)h11e (b)h12e (c)h21e (d)h22e
3、简化的 h参数等效模型
图 2.3.14
rbe—h11e
β —h21e
4,rbe的近似表达式
图 2.3.15
因为
所以
由于 u大于开启电压（ 0.5V），而常温下 UT?26mV。
所以,代入上式可得
当用以点为切点的切线代替点附近的曲线时
即
根据 rbe的定义
所以
或
三、共射放大电路动态参数的分析
图 2.3.16
基本共射
放大电路
（ a）交流等
效电路
（ b）输出电
阻分析
1、电压放大倍数
2、输入电阻 Ri
3、输出电阻 Ro
分析输出电阻，也可令其信号源电压,但
保留其内阻 Rs。然后在输出端加一正弦波测试信
号 Uo，必然产生动态电流 Io,为恒压源，其内
阻为 0，且 =0时,=0,=0，所以
2.4 放大电路工作点的稳定
2.4.1 静态工作点稳定的必要性
图 2.4.1
2.4.2 典型的静态工作点稳定电路
一、电路组成和 Q点稳定原理
图 2.4.2 静态工作点稳定电路
(a) 直接耦合
(b) 阻容耦合
(c) 直流通路
B点的电流方程为 I2=I1+IBQ
一般选择 I1?I BQ
所以,I2?I1 B点电位为
T(oC)??Ic??UE??UBE??IB?
Ic?
二、静态工作点的估算
由 UBQ可以算出 IEQ
当然也可以用戴维南等效电路法来计算静
态工作点,如图 2.4.3所示
图 2.4.3
图 2.4.2(c)所示电路
的戴维南等效电路
三、动态参数的估算
图 2.4.2(b)的交流等效电路如图 2.4.4(a)所示,
无旁路电容时的交流等效电路如图 2.4.4(b)所示。
图 2.4.4
若没有旁路电容，则
2.4.3 稳定静态工作点的其它措施
上述电路用负反馈来稳定静态工作点 Q,下
面的方法用温度补偿方法来稳定静态工作点 Q。
图 2.4.5
2.5 晶体管放大电路的三种基本接法
2.5.1 基本共集放大电路
一、电路的组成
图 2.5.1
二、静态分析
三、动态分析
图 2.5.2
输入电阻
输出电阻
图 2.5.3 产生的 从而产生的 。
令输入信号为 0,
在输出端加,
则输出电阻 Ro=
Uo/Io,由两部分
组成, 在 Re上产
生的电流,另外是
作用于基极回路
2.5.2 基本共基放大电路
图 2.5.4
静态工作点,
动态参数,
2.5.3 三种接法的比较
1、共射电路对电压、电流均能放大，输入电阻
值居中，输出电阻较大，频带较窄。常用作
低频电压放大电路的单元电路。
2、共集电路只能放大电流，不能放大电压，输
出电压跟随输入电压。输入电阻最大，输出
电阻最小。常用于电压放大电路的输入级和
输出级，功率放大电路也常用射极输出电路。
3、共基电路只能放大电压不能放大电流，输入
电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射电
路相当。频率特性最好，常用于宽频带放大
电路。
2,6 晶体管放大电路的派生电路
2.6.1 复合管放大电路
一,复合管的组成及电流放大系数
图 2.6.1 复合管
二、复合管共射放大电路
图 2.6.2 阻容耦合复合管共射放大电路
电压放大倍数、输入电阻和输出电阻
三、复合管共集放大电路
图 2.6.3
阻容耦合
复合管
放大电路
2.6.2 共射 —共基放大电路
图 2.6.4
共射 --共基
放大电路
的交流通路
2.6.3 共集 —共基放大电路
图 2.6.5
交流通路
2.7 场效应管放大电路
2.7.1 场效应管放大电路的三种接法
共源、共漏、共栅放大电路
图 2.7.1 场效应管放大电路的三种接法
2.7.2 场效应管放大电路静态工作点
的设置方法及其分析估算
一、基本共源放大电路
图 2.7.2 图 2.7.3
静态工作点,
UGS=VGG的曲线和符合方程 uDS=VDD–iDRd
的负载线的交点。
也可利用场效应管的电流方程，求出 IDQ。
二、自给偏压电路
图 2.7.4
三、分压式偏置电路
图 2.7.5
2.7.3 场效应管放大电路的动态分析
一、场效应管的低频小信号等效模型
iD=f(uGS,uDS)
研究动态信号作用时用全微分表示
令
根据上式可以构造出场效应管的低频小信号
作用下的等效模型，如图 2.7.6所示。
图 2.7.6
跨导 gm可以从转移特性曲线求出；
电阻 rds可以从输出特性曲线求出。
如图 2.7.7所示。
图 2.7.7
也可以从管子的电流方程来求 gm,对增强型 MOS管有,
在小信号作用时,可用 IDQ来近似 iD,得出,
二、基本共源放大电路的动态分析
图 2.7.8 交流等效电路
三、基本共漏放大电路的动态分析
图 2.7.9
输入回路方程和场效应管的电流特性方程联立
求出 IDQ和 UGSQ,再列输出回路方程求出管压降
而动态参数为
将输入端短路,在输出端加交流电压 Uo,然后
求出 Io,则输出电阻 Ro=Uo/Io。如下图所示,
图 2.7.10
由上图分析可知
本章要求,
1、掌握以下基本概念和定义：放大、静态工作
点、饱和失真与截止失真、直流通路和交流
通路、直流负载线与交流负载线,h参数等效
模型、放大倍数、输入电阻和输出电阻、最大
不失真输出电压、静态工作点的稳定。
2、掌握组成放大电路的原则和各种基本放大电路
的工作原理及特点，理解派生电路的特点，能
够根据具体要求选择电路的类型。
3、掌握放大电路的分析方法，能正确估算基本放
大电路的静态工作点和动态参数 A0,Ri和 Ro,
正确分析电路的输出波形和产生饱和失真与截
止失真的原因。
4、了解稳定静态工作点的必要性和稳定方法。
2.1 放大的概念和放大电路的主要
性能指标
2.1.1 放大的概念
放大镜、杠杆、变压器、扩音机。
放大的对象均为变化量；
放大电路是能量的控制和转换；
电子电路放大的基本特征是功率放大；
电子放大电路中要有能控制能量的元件,
即有源元件；
放大的前提是不失真，只有在不失真的
情况下才有意义。
图 2.1.1
扩音机示意图
2.1.2 放大电路的性能指标
图 2.1.2
放大电路
的示意图
一、放大倍数
二、输入电阻
三、输出电阻
根据图 2.1.2有
输入电阻和输出电阻是影响多级放大电路
连接的重要参数。
图 2.1.3 两个放大电路的连接
四,通频带
通频带用于衡量放大电路对不同频率
信号的放大能力。
图 2.1.4
fbw=fH-fL
五、非线性失真系数
六、最大不失真输出电压
当输入电压再增大就会使输出波形
产生非线性失真时的输出电压。此时的
非线性失真系数要被定义，如 10%。
七、最大输出功率与效率
2.2 基本共射放大电路的工作原理
2.2.1 基本共射放大电路的组成和各元件的作用
图 2.2.1
各元件的作用,
T:有源元件,放大
VBB:提供静态工作点
VCC:为输出提供能量
Rb:决定静态电流 IB
Rc:将集电极电流变
化转换成电压变
化
输入回路和输出回路以发射极为公共点,
所以称之为共射放大电路,并称公共端为, 地, 。
2.2.2 设置静态工作点的必要性
一、静态工作点
二、为什么要设置静态工作点
图 2.2.2是没有设置静态工作点的放大电路。
图 2.2.2
2.2.3 基本共射放大电路的工作原理
及波形分析
图 2.2.1
图 2.2.3
2.2.4 放大电路的组成原则
一,组成原则
1、直流工作电源的选择要根据晶体管的类型,
需要的输出电压大小。原则是要保证放大管
的发射结正向偏置，集电结反向偏置。
2、电阻取值适当，使放大管有合适的静态工作
点。
3、输入信号必须能作用于放大电路的输入回路。
4、当负载接入时，必须保证动态电流能作用于
负载，即负载能得到比输入信号大得多的信
号输出。
图 2.2.4
二、常见的两种共射放大电路
1、直接耦合共射放大电路
2、阻容耦合共射放大电路
图 2.2.5
2.3 放大电路的分析方法
解决问题,求解静态工作点和各项动态参数。
直流通路, 直流电源作用下直流电流流经的通路。
电容开路，电感短路，信号源短路但
保留其内阻。
交流通路：输入信号作用下交流信号流经的通路。
容量大的电容视为短路，无内阻的直流
电源视为短路。
2.3.1 直流通路和交流通路
图 2.3.1
基本共射
放大电路
图 2.3.2
直接耦合共
射放大电路
图 2.3.3
阻容耦合共
射放大电路
2.3.2 图解法
利用放大管的输入、输出特性曲线和外电路
特性用作图的方法对放大电路进行分析。
一、静态工作点的分析
图 2.3.4 基本共射放大电路
1、输入回路
（ 1）输入特性曲线
（ 2）输入电路方程
uBE=VBB-iBRb
图 2.3.5 用图解法求解静态工作点和电压放大倍数
2、输出回路
（ 1）输出特性曲线
（ 2）输出电路方程,uCE=VCC-iCRc
二、电压放大倍数的分析
当加入输入信号△ uI时，输入回路方程为
uBE=VBB+ △ uI-iBRb
Q点高，同样的△ uI产生的△ iB越大，因而 Au大。
Rc变化时，影响负载线的斜率，从而影响 Au的大小。
图 2.3.6 基本共射放大电路的波形分析
三、波形非线性失真的分析
图 2.3.7 基本共射放大电路的截止失真
图 2.3.8 基本共射放大电路的饱和失真
四、直流负载线和交流负载线
过 Q点作一条斜
率为 -1/(Rc∥R L)
的直线即为交流
负载线。
放大电路带负
载后，电压放大
倍数减小，最大
不失真输出电压
也将减小。
图 2.3.9
五、图解法的适用范围
多适用于分析输出幅值比较大而工作频率
不太高时的情况。常用来分析 Q点的位置、最
大不失真输出电压和失真情况。
2.3.3 等效电路法
在一定的条件下将晶体管的非线性特性
线性化,就可应用线性电路的分析方法来分析晶
体管电路。晶体管有不同的等效模型，用直流
模型来分析静态工作点，用低频小信号 h参数等
效模型来分析放大电路的动态参数。
一、晶体管的直流模型及静态工作点的估算
图 2.3.11
在上图中,VCC=12V,Rb=510KΩ,Rc=3kΩ,
晶体管的 β =100,UBEQ?0.7V,
则可得 IBQ?22μA,
ICQ ?2.2mA,
UCEQ?5.35V
二、晶体管共射 h参
数等效模型
1,h参数等效模型
的由来
在低频小信号作
用下，将共射放大
电路中的晶体管看
成一个双口网络
b-e作为输入端口,
c-e作为输出端口。
如图 2.3.12所示。
图 2.3.12
可以写成关系式,
式中 uBE,iC等均为各电量的 瞬时总量。为研究
低频小信号作用下各变化量之间的关系，对上边两
式求全微分，得出,
duBE代表 uBE的变化部分，可以用 取代。所以,
2,h参数的物理意义
图 2.3.13
(a)h11e (b)h12e (c)h21e (d)h22e
3、简化的 h参数等效模型
图 2.3.14
rbe—h11e
β —h21e
4,rbe的近似表达式
图 2.3.15
因为
所以
由于 u大于开启电压（ 0.5V），而常温下 UT?26mV。
所以,代入上式可得
当用以点为切点的切线代替点附近的曲线时
即
根据 rbe的定义
所以
或
三、共射放大电路动态参数的分析
图 2.3.16
基本共射
放大电路
（ a）交流等
效电路
（ b）输出电
阻分析
1、电压放大倍数
2、输入电阻 Ri
3、输出电阻 Ro
分析输出电阻，也可令其信号源电压,但
保留其内阻 Rs。然后在输出端加一正弦波测试信
号 Uo，必然产生动态电流 Io,为恒压源，其内
阻为 0，且 =0时,=0,=0，所以
2.4 放大电路工作点的稳定
2.4.1 静态工作点稳定的必要性
图 2.4.1
2.4.2 典型的静态工作点稳定电路
一、电路组成和 Q点稳定原理
图 2.4.2 静态工作点稳定电路
(a) 直接耦合
(b) 阻容耦合
(c) 直流通路
B点的电流方程为 I2=I1+IBQ
一般选择 I1?I BQ
所以,I2?I1 B点电位为
T(oC)??Ic??UE??UBE??IB?
Ic?
二、静态工作点的估算
由 UBQ可以算出 IEQ
当然也可以用戴维南等效电路法来计算静
态工作点,如图 2.4.3所示
图 2.4.3
图 2.4.2(c)所示电路
的戴维南等效电路
三、动态参数的估算
图 2.4.2(b)的交流等效电路如图 2.4.4(a)所示,
无旁路电容时的交流等效电路如图 2.4.4(b)所示。
图 2.4.4
若没有旁路电容，则
2.4.3 稳定静态工作点的其它措施
上述电路用负反馈来稳定静态工作点 Q,下
面的方法用温度补偿方法来稳定静态工作点 Q。
图 2.4.5
2.5 晶体管放大电路的三种基本接法
2.5.1 基本共集放大电路
一、电路的组成
图 2.5.1
二、静态分析
三、动态分析
图 2.5.2
输入电阻
输出电阻
图 2.5.3 产生的 从而产生的 。
令输入信号为 0,
在输出端加,
则输出电阻 Ro=
Uo/Io,由两部分
组成, 在 Re上产
生的电流,另外是
作用于基极回路
2.5.2 基本共基放大电路
图 2.5.4
静态工作点,
动态参数,
2.5.3 三种接法的比较
1、共射电路对电压、电流均能放大，输入电阻
值居中，输出电阻较大，频带较窄。常用作
低频电压放大电路的单元电路。
2、共集电路只能放大电流，不能放大电压，输
出电压跟随输入电压。输入电阻最大，输出
电阻最小。常用于电压放大电路的输入级和
输出级，功率放大电路也常用射极输出电路。
3、共基电路只能放大电压不能放大电流，输入
电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射电
路相当。频率特性最好，常用于宽频带放大
电路。
2,6 晶体管放大电路的派生电路
2.6.1 复合管放大电路
一,复合管的组成及电流放大系数
图 2.6.1 复合管
二、复合管共射放大电路
图 2.6.2 阻容耦合复合管共射放大电路
电压放大倍数、输入电阻和输出电阻
三、复合管共集放大电路
图 2.6.3
阻容耦合
复合管
放大电路
2.6.2 共射 —共基放大电路
图 2.6.4
共射 --共基
放大电路
的交流通路
2.6.3 共集 —共基放大电路
图 2.6.5
交流通路
2.7 场效应管放大电路
2.7.1 场效应管放大电路的三种接法
共源、共漏、共栅放大电路
图 2.7.1 场效应管放大电路的三种接法
2.7.2 场效应管放大电路静态工作点
的设置方法及其分析估算
一、基本共源放大电路
图 2.7.2 图 2.7.3
静态工作点,
UGS=VGG的曲线和符合方程 uDS=VDD–iDRd
的负载线的交点。
也可利用场效应管的电流方程，求出 IDQ。
二、自给偏压电路
图 2.7.4
三、分压式偏置电路
图 2.7.5
2.7.3 场效应管放大电路的动态分析
一、场效应管的低频小信号等效模型
iD=f(uGS,uDS)
研究动态信号作用时用全微分表示
令
根据上式可以构造出场效应管的低频小信号
作用下的等效模型，如图 2.7.6所示。
图 2.7.6
跨导 gm可以从转移特性曲线求出；
电阻 rds可以从输出特性曲线求出。
如图 2.7.7所示。
图 2.7.7
也可以从管子的电流方程来求 gm,对增强型 MOS管有,
在小信号作用时,可用 IDQ来近似 iD,得出,
二、基本共源放大电路的动态分析
图 2.7.8 交流等效电路
三、基本共漏放大电路的动态分析
图 2.7.9
输入回路方程和场效应管的电流特性方程联立
求出 IDQ和 UGSQ,再列输出回路方程求出管压降
而动态参数为
将输入端短路,在输出端加交流电压 Uo,然后
求出 Io,则输出电阻 Ro=Uo/Io。如下图所示,
图 2.7.10
由上图分析可知
本章要求,
1、掌握以下基本概念和定义：放大、静态工作
点、饱和失真与截止失真、直流通路和交流
通路、直流负载线与交流负载线,h参数等效
模型、放大倍数、输入电阻和输出电阻、最大
不失真输出电压、静态工作点的稳定。
2、掌握组成放大电路的原则和各种基本放大电路
的工作原理及特点，理解派生电路的特点，能
够根据具体要求选择电路的类型。
3、掌握放大电路的分析方法，能正确估算基本放
大电路的静态工作点和动态参数 A0,Ri和 Ro,
正确分析电路的输出波形和产生饱和失真与截
止失真的原因。
4、了解稳定静态工作点的必要性和稳定方法。
